【導(dǎo)讀】網(wǎng)，擬定轉(zhuǎn)速圖；確定齒輪齒數(shù)及帶輪直徑；繪制傳動(dòng)系統(tǒng)圖。的剛度、強(qiáng)度或壽命。最后，完成運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)。和動(dòng)力設(shè)計(jì)后，要將主傳動(dòng)方案“結(jié)構(gòu)化”，設(shè)計(jì)主軸變速箱裝配圖及零件圖，車床、主軸箱、變速系統(tǒng)、主軸組件。

　　

【正文】 40 或其他合金鋼。主軸頭部需要淬火，硬度為 HRC 50～ 55。其他部分處理后，調(diào)整硬度為 HBS 220～ 帶輪的設(shè)計(jì) 三角帶傳動(dòng)中，軸間距 A可以加大。由于是摩擦傳遞，帶與輪槽間會(huì)有打滑，宜可緩和沖擊及隔離振動(dòng)，使傳動(dòng)平穩(wěn)。帶輪結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但尺寸大，機(jī)床中常用作電機(jī)輸出軸的定比傳動(dòng)。電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 n=1440r/min,傳遞功率 P=,傳動(dòng)比 i=，兩班制，一天運(yùn)轉(zhuǎn) 16 小時(shí)，工作年數(shù) 10 年。 (1)、選擇三角帶的型號(hào) 由【 4】 156P 表 87 工作情況系 數(shù) AK 查的共況系數(shù) AK =。 故根據(jù)【 4】 156P 公式（ 821） )( kWPKP Aca ???? 式中 P電動(dòng)機(jī)額定功率， AK 工作情況系數(shù) 因此根據(jù) caP 、 1n 由【 4】 157P 圖 811 普通 V帶輪型圖選用 A型。 (2)、確定帶輪的基準(zhǔn)直徑 ?D ， ?D 帶輪的直徑越小帶的彎曲應(yīng)力就越大。為提高帶的壽命，小帶輪的直徑 ?D 不宜過小，即 minDD ?? 。查【 4】 157P 表 8圖 811 和 155P 表 86 取主動(dòng)小帶輪基準(zhǔn)直徑 ?D =125mm 。 由【 4】 150P 公式 (815a) ? ???? 11212 DnnD 式中： ?n 小帶輪轉(zhuǎn)速， ?n 大帶輪轉(zhuǎn)速， ? 帶的滑動(dòng)系數(shù)，一般取 。 ∴ mmD )(12580014402 ????，由【 4】 157P 表 88 取圓整為224mm。 普通車床主軸箱設(shè)計(jì) 第 22 頁 共 68 頁 (3)、驗(yàn)算帶速度 V， 按【 4】 150P 式（ 813）驗(yàn)算帶的速度 11 3 . 1 4 1 2 5 1 4 4 0 9 . 4 26 0 1 0 0 0 6 0 1 0 0 0Dn mV s? ??? ? ??? ∵ smvsm 305 ?? ，故帶速合適。 (4)、初定中心距 帶輪的中心距，通常根據(jù)機(jī)床的總體布局初步選定，一般可在下列范圍內(nèi)選取： 根據(jù)【 4】 152P 經(jīng)驗(yàn)公式（ 820） )(2)( 21021 DDADD ???? 取 ? ?2 12 5 22 4 69 8 mm? ? ?，取 0A =600mm. (5)、三角帶的計(jì)算基準(zhǔn)長(zhǎng)度 ?L 由【 4】 158P 公式（ 822）計(jì)算帶輪的基準(zhǔn)長(zhǎng)度 ? ? ? ?02122100 422 A DDDDAL ????? ? ? ? ? ? 20 2 2 4 1 2 53 . 1 42 6 0 0 1 2 5 2 2 4 1 7 5 1 . 9 32 4 7 0 0L m m?? ? ? ? ? ? ?? 由【 4】 146P 表 82，圓整到 標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)算長(zhǎng)度 1800L mm? (6)、驗(yàn)算三角帶的撓曲次數(shù) 1000 1 0 .3 1 4 0 smvu L? ? ? 次，符合要求。 (7)、確定實(shí)際中心距 A 按【 4】 158P 公式（ 823）計(jì)算實(shí)際中心距 00A 6 0 0 1 8 0 0 1 7 5 2 2 6 2 42LLA m m?? ? ? ? ? ? ?（） (8)、驗(yàn)算小帶輪包角 1? 根據(jù)【 4】 158P 公式（ 825） OOOo A DD 121 ??????? ，故主動(dòng)輪上包角合適。 (9)、確定三角帶根數(shù) Z 根據(jù)【 4】 158P 式（ 826）得 普通車床主軸箱設(shè)計(jì) 第 23 頁 共 68 頁 00calpz p p k k?? ?? 查表【 4】 153P 表 84d 由 i= 和 min14401 rn ? 得 0p? = , 查表【 4】表 85， k? =；查表【 4】表 82，長(zhǎng)度系數(shù) lk = )( ?????Z ∴取 Z5? 根 (10)、計(jì)算預(yù)緊力 查【 4】表 83， q=由【 4】式（ 827） 20 )(500 qvk kvZpF ca ????? 其中： cap 帶的變速功率 ,KW； v帶速 ,m/s； q每米帶的質(zhì)量， kg/m；取 q=。 v = 1440r/min = 。 NF ) ( 20 ???????? ⑾、計(jì)算作用在軸上的壓軸力 NZFFQ i i n2 10 ???????? 傳動(dòng)比 12 1 4 4 0 / 8 0 0 1 .8vi v? ? ? 查表【 4】 152P 表 84a 由 mmD 1251 ? 和 min14401 rn ? 得 0p = 傳動(dòng)軸的直徑估算 傳動(dòng)軸除應(yīng)滿足強(qiáng)度要求外，還應(yīng)滿足剛度的要求，強(qiáng)度要求保證軸在反復(fù)載荷和扭載荷作用下不發(fā)生疲勞破壞。機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)精度要求較高，不允許有較大變形。因此疲勞強(qiáng)度一般不失是主要矛盾，除了載荷很大的情況外，可以不必驗(yàn)算軸的強(qiáng)度。剛度要求保證軸在載荷下不至發(fā)生過大的變形。因此，必須保證傳動(dòng)軸有足夠的剛度。 普通車床主軸箱設(shè)計(jì) 第 24 頁 共 68 頁 確定各軸轉(zhuǎn)速 ?、確定主軸 計(jì)算轉(zhuǎn)速：計(jì)算轉(zhuǎn)速 jn 是傳動(dòng)件能傳遞全部功率的最低轉(zhuǎn)速。各傳動(dòng)件的計(jì)算轉(zhuǎn)速可以從轉(zhuǎn)速圖上，按主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速和相應(yīng)的傳動(dòng)關(guān)系確定。 根據(jù)【 1】表 310，主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速為 min/70 . 131213zm in ???? ???j ?、各變速軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速： ①軸Ⅲ的計(jì)算轉(zhuǎn)速可從主軸 71r/min 按 72/18 的變速副找上去，軸Ⅲ的計(jì)算轉(zhuǎn)速3jn 為 100r/min； ②軸Ⅱ的計(jì)算轉(zhuǎn)速 2jn 為 400r/min； ③軸Ⅰ的計(jì)算轉(zhuǎn)速 1jn 為 800r/min。 ?、各齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速 各變速組內(nèi)一般只計(jì)算組內(nèi)最小齒輪，也是最薄弱的齒輪，故也只需確定最小齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速。 ① 變速組 c中， 22/86 只需計(jì)算 z = 22 的齒輪，計(jì)算轉(zhuǎn)速為 280r/min； ② 變速組 b計(jì)算 z = 18 的齒輪，計(jì)算轉(zhuǎn)速為 400r/min； ③ 變速組 a應(yīng)計(jì)算 z = 28 的齒輪，計(jì)算轉(zhuǎn)速為 800r/min。 ?、核算主軸轉(zhuǎn)速誤差 ∵ m i n/ 1 5 736/7245/4549/35224/1261 4 4 0 rn ?????? ??實(shí) min/1120 rn ?標(biāo) ∴ %5%%1001120 )11202157(%100)( ???????標(biāo) 標(biāo)實(shí) n nn 所以合適。 傳動(dòng)軸直徑的估算：確定各軸最小直徑 根據(jù)【 5】公式（ 71）， ? ? mmn Pd j491 ??，并查【 5】表 713 得到 ??? 取 1. ①Ⅰ軸的直徑：取 m in/800, 11 rn j ??? ? ? mmnd j 44 ????? ?? 普通車床主軸箱設(shè)計(jì) 第 25 頁 共 68 頁 ②Ⅱ軸的直徑：取 m i n/400, 212 rn j ?????? ?? ? ? mmnd j 44 ????? ?? ③Ⅲ軸的直徑：取 m i n/100, 323 rn j ????? ?? ? ? mmnd j 44 ????? ?? 其中： P電動(dòng)機(jī)額定功率（ kW）； ? 從電機(jī)到該傳動(dòng)軸之間傳動(dòng)件的傳動(dòng)效率的乘積； jn 該傳動(dòng)軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速（ minr ）； ??? 傳動(dòng)軸允許的扭轉(zhuǎn)角（ mo ）。 當(dāng)軸上有鍵槽時(shí)， d值應(yīng)相應(yīng)增大 4～ 5%。當(dāng)軸為花鍵軸時(shí)，可將估算的 d值減小 7%為花鍵軸的小徑 ?？招妮S時(shí)， d需乘以計(jì)算系數(shù) b， b 值見【 5】表 712。Ⅰ和Ⅳ為由鍵槽并且軸Ⅳ為空心軸，Ⅱ和Ⅲ為花鍵軸。根據(jù)以上原則各軸的直徑取值： mmd 30?? ， ?d 和 ???d 在后文給定， ? 軸采用光軸， ?? 軸和 ??? 軸因?yàn)橐惭b滑移齒輪所以都采用花鍵軸。因?yàn)榫匦位ㄦI定心精度高，定心穩(wěn)定性好，能用磨削的方法消除熱處理變形，定心直徑尺寸公差和位置公差都能獲得較高的精度，故我采用矩形花鍵連接。按 19871144 ?TGB 規(guī)定，矩形花鍵的定心方式為小徑定心。查【 15】表 5330 的矩形花鍵的基本尺寸系列， ?? 軸花鍵軸的規(guī)格742368 ?????? 為BDdN ； ??? 軸花鍵軸的規(guī)格 848428 ?????? 為BDdN 。 ④各軸間的中心距的確定： )(1682 4)5628(2 )( 21 mmmzzd ?????????? ； )(2252 5)7218( mmd ?????????? ； )( os2 5)8622( mmd oV ????????? ； 鍵的選擇 查【 4】表 61 選擇軸 ? 上的鍵，根據(jù)軸的直徑 30~22?d ，鍵的尺寸選擇78 ?? 取鍵高鍵寬 hb ，鍵的長(zhǎng)度 L 取 22。主軸處鍵的選擇同上，鍵的尺寸為普通車床主軸箱設(shè)計(jì) 第 26 頁 共 68 頁 1628 ?? 取鍵高鍵寬 hb ，鍵的長(zhǎng)度 L 取 100。 傳動(dòng)軸的校核 需要驗(yàn)算傳動(dòng)軸薄弱環(huán)節(jié)處的傾角荷撓度。驗(yàn)算傾角時(shí)，若支撐類型相同則只需驗(yàn)算支反力最大支撐處傾角；當(dāng)此傾角小于安裝齒輪處規(guī)定的許用值時(shí)，則齒輪處傾角不必驗(yàn)算。驗(yàn)算撓度時(shí)，要求驗(yàn)算受力最大的齒輪處，但通?？沈?yàn)算傳動(dòng)軸中點(diǎn)處撓度（誤差 %3） . 當(dāng)軸的各段直徑相差不大，計(jì)算精度要求不高時(shí)，可看做等直徑，采用平均直徑1d 進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算花鍵軸傳動(dòng)軸一 般只驗(yàn)算彎曲剛度，花鍵軸還應(yīng)進(jìn)行鍵側(cè)擠壓驗(yàn)算。彎曲剛度驗(yàn)算；的剛度時(shí)可采用平均直徑 1d 或當(dāng)量直徑 2d 。一般將軸化為集中載荷下的簡(jiǎn)支梁，其撓度和傾角計(jì)算公式見【 5】表 作用下所產(chǎn)生的撓度和傾角，然后疊加，注意方向符號(hào)，在同一平面上進(jìn)行代數(shù)疊加，不在同一平面上進(jìn)行向量疊加。 傳動(dòng)軸的校核 ①Ⅰ軸的校核：通過受力分析，在一軸的三對(duì)嚙合齒輪副中，中間的兩對(duì)齒輪對(duì)Ⅰ軸中點(diǎn)處的撓度影響最大，所以，選擇中 間齒輪嚙合來進(jìn)行校核 NdTF mNnPT r )10112/(862/2 86800/66?????? ????????? ? 最大撓度： ? ?? ? ? ?? ?mmEIblbF34349432222m a x10643010210484843???????????????????????? 。 9 7 4 064 。4449mmdIIM P aEE?????????軸的；材料彈性模量；式中； 查【 1】表 312許用撓度 ? ? mmy ??? ； ? ? 所以合格,yYB ? 。 ②Ⅱ軸、Ⅲ軸的校核同上。 普通車床主軸箱設(shè)計(jì) 第 27 頁 共 68 頁 鍵的校核 鍵和軸的材料都是鋼，由【 4】表 62查的許用擠壓應(yīng)力 M Pap 1 2 0~1 0 0][ ?? ,取其中間值， MPap 110][ ?? 。鍵的工作長(zhǎng)度 mmmmmmbLl 16822 ????? ，鍵與輪榖鍵槽的接觸高度 mmmmhk ???? 。由【 4】式（ 61）可得 MP aMP aMP akldT pp 110][ 10862102 33 ????? ????? ?? 式中： ；】表鍵【，弱材料的許用擠壓應(yīng)力鍵、軸、輪轂三者中最；鍵的直徑，；為鍵的寬度，為鍵的公稱長(zhǎng)度，圓頭平鍵鍵的工作長(zhǎng)度，為鍵的高度此處度鍵與輪轂鍵槽的接觸高傳遞的轉(zhuǎn)矩264,][,,。,p ??????????M P ammdmmbmmLbLlmmlmmhhkkmNT?可見連接的擠壓強(qiáng)度足夠了，鍵的標(biāo)記為： 2 0 0 31 0 9 6810 ?? TGB鍵 各變速組齒輪模數(shù)的確定和校核 齒輪模數(shù)的確定： 齒輪模數(shù)的估算。通常同一變速組內(nèi)的齒輪取相同的模數(shù)，如齒輪 材料相同時(shí)，選擇負(fù)荷最重的小齒輪，根據(jù)齒面接觸疲勞強(qiáng)度和齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度條件按【 5】表 717進(jìn)行估算模數(shù) Hm 和 Fm ，并按其中較大者選取相近的標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)，為簡(jiǎn)化工藝變速傳動(dòng)系統(tǒng)內(nèi)各變速組的齒輪模數(shù)最好一樣，通常不超過 2～ 3 種模數(shù)。 先計(jì)算最小齒數(shù)齒輪的模數(shù)，齒輪選用直齒圓柱齒輪及斜齒輪傳動(dòng)，查【 4】表 108 齒輪精度選用 7 級(jí)精度，再由【 4】表 101 選擇小齒輪材料為 40Cr (調(diào)質(zhì) )， 硬度為 280HBS： 根據(jù)【 5】表 717；有公式： ①齒面接觸疲勞強(qiáng)度：3 22 )1(1 6 0 2 0 ??? ? HPjmH znKPm ?? ②齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度：3430FPjmF znKPm ??? 普通車床主軸箱設(shè)計(jì) 第 28 頁 共 68 頁